細菌的遺傳與變異課件

第5章

細菌的遺傳與變異遺傳（heredity）

遺傳使細菌的性狀保持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存變異（variation）在一定條件下，子代和親代之間以及子代和子代之間的差異遺傳性變異（基因型變異）細菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，如基因突變或重組，不可逆，可遺傳給后代。非遺傳性變異（表型變異）環(huán)境改變導(dǎo)致，基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變異，可逆，不可遺傳。基因型和表型變異的比較基因型變異表型變異基因結(jié)構(gòu)

變化未變可逆性

不或極少可逆穩(wěn)定性

穩(wěn)定不穩(wěn)定環(huán)境影響涉及細菌數(shù)不受影響受影響

個別全體細菌L型變異

青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細菌細菌L型抗體或補體

正?；魜y弧菌霍亂弧菌L型特殊結(jié)構(gòu)的變異

鞭毛變異

（H—O變異）

1%石炭酸

變形桿菌失去鞭毛（H菌落）（O菌落）遷徙生長現(xiàn)象單個菌落菌落變異

在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)

光滑型菌落粗糙型菌落

（

S型

）或在有免疫力的人體內(nèi)

（R型）S-R變異毒力變異白喉外毒素的來源白喉桿菌+噬菌體產(chǎn)生毒素卡介苗的發(fā)明牛型結(jié)核桿菌BCG230次

特點：

環(huán)狀dsDNA，相對較小，3.2～5×106

bp無組蛋白無內(nèi)含子連續(xù)基因結(jié)構(gòu)基因單拷貝1.細菌染色體（bacterialchromosome)2.質(zhì)粒（plasmid）特征1.自我復(fù)制2.編碼某些特定性狀：R質(zhì)粒耐藥性F質(zhì)粒性菌毛Vi質(zhì)粒毒力Col質(zhì)粒大腸菌素代謝質(zhì)粒各種酶

3.轉(zhuǎn)座因子transposable

element概念：是存在于細菌染色體或質(zhì)粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個基因組轉(zhuǎn)移到另一個基因組中。(1)插入序列（insertionsequence

，IS）

750-1550

bp

，最簡單，兩端反向重復(fù)序列，與插入有關(guān)，中心序列有轉(zhuǎn)位酶基因(2)轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）除攜帶與轉(zhuǎn)座作用有關(guān)的基因外，還攜帶其它基因（如耐藥性、重金屬抗性基因、糖發(fā)酵基因）

5.噬菌體（bacteriophage）形態(tài)結(jié)構(gòu):蝌蚪形衣殼：蛋白質(zhì)核酸：dsDNA分布廣:有菌就有噬菌體宿主特異性：流行病調(diào)查；分型參與細菌變異：轉(zhuǎn)導(dǎo),溶原性轉(zhuǎn)換第三節(jié)基因的轉(zhuǎn)移和重組轉(zhuǎn)移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重組：受菌獲得供菌DNA類型

基因來源

轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)化

供菌

受菌攝入

接合

供菌

通過性菌毛轉(zhuǎn)導(dǎo)

供菌

噬菌體媒介溶原性轉(zhuǎn)換

噬菌體

前噬菌體一、轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)化供體菌裂解釋放的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在肺炎鏈球菌、葡萄球菌和流感嗜血桿菌等中被證實。轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件1.供受菌基因型同源性；親緣關(guān)系近，轉(zhuǎn)化率高2.感受態(tài)對數(shù)生長期的后期，時間短。

3.環(huán)境因素鈣、鎂離子可加強感受態(tài)。二、接合（conjugation）定義

細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌的方式接合性質(zhì)粒能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒F質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒、Vi質(zhì)粒等1.F質(zhì)粒的接合F質(zhì)粒編碼性菌毛雄性菌F+菌；雌性菌F-菌接觸：細胞質(zhì)溝通轉(zhuǎn)移：F質(zhì)粒進入F－菌,1分鐘完成復(fù)制：F－菌轉(zhuǎn)為F＋菌+Hfr轉(zhuǎn)移細菌染色體過程F’質(zhì)粒

高頻重組菌中的F質(zhì)粒有時從染色體上脫離下來，帶有染色體上鄰近的基因，稱為F’質(zhì)粒。

F+菌，Hfr，F(xiàn)’菌都是雄性菌三、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

由噬菌體介導(dǎo)，將供體菌的DNA片段轉(zhuǎn)入受體菌，使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀。轉(zhuǎn)導(dǎo)類型

1.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)可以轉(zhuǎn)導(dǎo)供菌DNA上任何基因片段。有兩種結(jié)果：

完全轉(zhuǎn)導(dǎo)：發(fā)生交換重組；

流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：呈游離狀態(tài)。2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)只能轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染色體上特定的基因。

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)第一寄主菌轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖第二寄主菌

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：溫和性噬菌體脫落錯誤：前噬菌體及兩邊的細菌DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體：噬菌體DNA及細菌DNA

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別區(qū)別要點普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA任何部位或質(zhì)粒噬菌體DNA及供體菌DNA的特定部位轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率受體菌的10-7轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)增加1000倍(10-4)四、溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）

和原生質(zhì)體融合（protoplastfusion）溶原性轉(zhuǎn)換

噬菌體作為供體，宿主菌染色體上整合了噬菌體的DNA片段，獲得新的遺傳性狀。溶原性轉(zhuǎn)換示意圖原生質(zhì)體融合（protoplastfusion）將兩種不同的細菌經(jīng)溶菌酶或青霉素等處理，失去細胞壁成為原生質(zhì)體后進行融合的過程。兩種失去細胞壁的細菌互相融合的過程。融合后的染色體之間發(fā)生重組。第四節(jié)基因突變1、定義：DNA堿基對的置換、插入或缺失所致的基因結(jié)構(gòu)的變化。2、分類：小突變（點突變）大突變（染色體突變）

一、基因突變的規(guī)律1.自發(fā)突變與誘發(fā)突變彷徨試驗2.突變率自然突變率10-6~10-9誘導(dǎo)突變率10-4~10-63.突變與選擇影印培養(yǎng)試驗4.回復(fù)突變與抑制突變野生型突變型影印平板：自發(fā)的，隨機的，非誘導(dǎo)的藥物僅起選擇作用二、突變型細菌及其分離

1.抗性突變型藥敏試驗2.營養(yǎng)缺陷突變型營養(yǎng)物質(zhì)篩選3.

條件致死性突變型溫度敏感試驗4.發(fā)酵陰性突變型乳糖發(fā)酵試驗1.影響細菌學(xué)診斷

H→O變異：如傷寒沙門菌鞭毛S→R變異：消失莢膜或多糖抗原性改變